Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
www.mdec.nowww.mdec.no
1
Velkommen til kurs iStrålevern
UiT, 22. aug. 2008, 12.30-15.30
ved Jørgen Fandrem
www.mdec.nowww.mdec.no
2
Tema
• Ioniserende stråling• hva er ioniserende stråling?• hvordan oppstår ioniserende stråling?• karakteristikk av stålekilde
• Bestråling av kroppen• stråledose• biologiske effekter
• Eksempler på stråledose
• Regelverk
www.mdec.nowww.mdec.no
3
Hva er ioniserende stråling?
www.mdec.nowww.mdec.no
4
• Høy energi– kan bryte kjemiske bindinger direkte
• F.eks. RøntgenstrålingKjernestråling (radioaktivitet)Kortbølget UV-lys
Stråling
Ioniserende stråling
• Mindre energi• F.eks. UV-lys
Synlig lys MikrobølgerRadiobølgerElektromagnetiske felt
Ikke-ioniserende stråling
• Transport av energi• elektromagnetiske bølger• høyenergetiske små partikler• lyd • varme
www.mdec.nowww.mdec.no
5
Ioniserende stråling• Kjernestråling fra radioaktive kilder
– α-stråling
– β-stråling
– γ-stråling
– nøytronstråling
• Røntgenstråling
• (Kortbølget UV-lys )
-
++
www.mdec.nowww.mdec.no
6
Elektromagnetisk bølger
Mikrobølger
γ-stråling
UV-lys
Røntgenstråling
Radiobølger
Infrarødt lys
Synlig lys
Ioniserende stråling Ikke-ioniserende stråling
Frekvens (Hz) 1021 1018 10 15 10 12 109 106 103
λ (m) 10-12 10 -9 10 -6 10 -3 1 10 3 106
Energi (eV) 10 6 103 1 10-3 10-6 10-9 10 -12
100
Elektromagnetiske
felt• Fotoner
c = 3 • 108 m/s (300 000 km/s)
www.mdec.nowww.mdec.no
7
Oppdagerne av ioniserende stråling
Marie Curief. Sklodowska
(1867-1934)Wilhelm Conrad Röntgen
(1845-1923)Henri Becquerel
(1852-1908)
www.mdec.nowww.mdec.no
8
Kunstig bakgrunns-
stråling
Naturlig bakgrunnstråling
Tilleggs-doser
Kunstig bakgrunns-
stråling
Naturlig bakgrunnstråling
Tilleggs-doser
Gjennomsnittlig stråledose fra ioniserende stråling (1987)
58 %
Radon
10 %
Intern stråling
Fly: 40 x havoverflaten
7 % Kosmisk stråling
7 %
Ekstern γ-stråling
6 %
Atomkraftverk,Reprosesserings-anlegg etc.
12 %
Røntgenundersøkelser
www.mdec.nowww.mdec.no
9
Opprinnelsen til strålingen
• Radioaktiviteten er knyttet til atomkjernen• kjernestråling• ustabile atomkjerner stabiliseres ved å frigi energi
• Røntgenstråling kommer fra elektronene• energi frigis når
– frie elektroner bremses i et medium– når orbitalt elektron (i atomet) hopper til et elektronskall
nærmere kjernen
www.mdec.nowww.mdec.no
10
Definisjoner• Grunnstoff (117)
• samme antall protoner i alle atomkjernene
• antall nøytroner kan variere
• Nuklide• samme antall protoner og • samme antall nøytroner i atomkjerna
– Stabil nuklide (ca. 200)• forholdet mellom ant. protoner og ant. nøytroner er i balanse
– Ustabil nuklide (ca. 1100)• radioaktiv nuklide• forholdet mellom ant. protoner og ant. nøytroner er ikke i balanse
• Isotop• nuklider av samme grunnstoff
www.mdec.nowww.mdec.no
11
Isotoper av H
-
3HTritium
1HHydrogen
-
+
2HDeuterium
-
(stabil) (stabil) (ustabil)
+ +
www.mdec.nowww.mdec.no
12
ANODE +
Røntgenrør
Høyspenning (kV)
Strøm til glødetråd (mA)
- KATODE
www.mdec.nowww.mdec.no
13
Karakteristikk av strålekilder
Radioaktiv kilde Røntgenrør
Type stråling Elektromagnetisk (γ-stråling)Partikler (α- og β-stråling)*
Elektromagnetisk
Styrken på strålinga(bestemmer maks rekkevidde)
Energi (keV)* Spenning (kV)**
Stråletettheten Aktivitet (MBq)** Strømstyrke (mA)**
Stråletetthet som funksjonav tid
Minkende (halveringstid)*Bestemmes av strømstyrken**(kan slås helt av)
* Bestemt av radioaktiv isotop / strålekilde** Valgfri
Høyspenning
Strøm - +
www.mdec.nowww.mdec.no
14
Rekkevidden for strålinga
α
β
γ og X
-
++
• All stråling har uendelig rekkevidde i vakuum
• Alle medier bremser stråling• avhengig av type stråling og materialets tetthet
www.mdec.nowww.mdec.no
15
Eksponering av kroppen
www.mdec.nowww.mdec.no
16
Bestråling og dose
Dose [mSv]Aktivitet [MBq]Energi [keV]
Røntgenrør
Strømstyrke [mA]Spenning [kV]
Radioaktiv kilde
www.mdec.nowww.mdec.no
17
Stråledose
• Absorbert dose • absorbert energi pr. vektenhet• Gray
1 Gy = 1 J/kg
• Ekvivalent dose • Sievert (Sv)• absorbert dose multiplisert med en kvalitetsfaktor (k)
» 1 Gyβ,γ = 1 Sv (kβ,γ = 1)» 1 Gyα = 20 Sv (kα = 20)» 1 Gyn ≈ 10 Sv (kn = 2-11)
-
++
www.mdec.nowww.mdec.no
18
Effektiv dose• Gjennomsnittlig helkroppsdose
• vektet for bestrålte organer
• Ekvivalent dose multiplisert med vektfaktorer (wf) for bestrålte organer
Deff = Σ(wf * Dekv)
• Sv
Vev / Organ wf
Gonader 0,20
Beinmarg (rød) 0,12
Tykktarm 0,12
Lunger 0,12
Magesekk 0,12
Urinblære 0,05
Bryst 0,05
Spiserør 0,05
Lever 0,05
Skjoldbruskkjertel 0,05
Beinoverflater 0,01
Hud 0,01
Resten 0,05
Sum 1,00
www.mdec.nowww.mdec.no
19
Doserate
• Doseintensitet• Ekvivalent dose pr. tidsenhet• Sv/t
kmkm/h
kmkm/h
analogt til km og km/t
kmkm/h
www.mdec.nowww.mdec.no
20
Effektiv dose (D) er avhengig av:
• Strålekilde• type stråling• energi• aktivitet (D ~ A)
• Arbeidsrutiner• avstand til strålekilden (D ~ 1/L2)• tid for eksponering (D ~ t)• skjerming• bestrålt organ
-++
www.mdec.nowww.mdec.no
21
Bestråling
• Bare stråling som når kroppen vil gi stråledose
• β-stråling vil bare gi ekstern dose til hud
• γ-stråling vil nå inn i kroppen til indre organer
• α- og lavenergetisk β-stråling vil bare gi doser når strålekilden kommer inn i kroppen
• ved inhalasjon• ved svelging• gjennom huden • via sår i huden• ved stikkskader
www.mdec.nowww.mdec.no
22
Biologiske effekter av ioniserende stråling
www.mdec.nowww.mdec.no
23
Er bestråling farlig?• Stråling kan ionisere molekyler i kroppen
• > 500 x 106 ioniseringer hvert sekund er forårsaket av bakgrunnstrålingen
– ioniseringer kan føre til brudd i kjemiske bindinger
• Bare stråling som absorberes i kroppen gir stråledose– noe av strålinga kan gå gjennom hele kroppen uten å avgi energi
• kroppen består mest av tomrom– relativt stor avstand mellom atomkjernene
www.mdec.nowww.mdec.no
24
Energioverføring til celler• γ-stråling
– fotonene er uendelig små– stor sannsynlighet for å passere et molekyl uten
å avgi energi» 1-10 millioner atomer pr. mm vev
– de fleste fotonene avgir all energi i en kollisjon
• β-stråling– små ladede partikler– nær lysets hastighet– stor sannsynlighet for å passere et molekyl uten
å avgi energi– avgir energien i en kaskade av ioniseringer
• α-stråling– ”store” ladede partikler– kollisjon med molekyler kan ikke unngås– avgir all energi i et konsentrert område
++
-
www.mdec.nowww.mdec.no
25
Effekter på molekylært nivå
• Direkte effekt • strålingen virker direkte på biologiske molekyler• ioniseringer av f.eks. DNA og proteiner
• Indirekte effekt• dannelse av frie radikaler i vann: H. OH. e-
aq» kroppen består av 60-85 % vann
• frie radikaler reagerer med biomolekyler (f.eks. DNA)• vanligste effekten
www.mdec.nowww.mdec.no
26
Effekter på cellulært nivå• Proteiner
– ødeleggelse av enzymer kan føre til celledød
• DNA1 Enkeltråd-brudd repareres av cellene
(90% innen 1 time)2 Dobbeltråd-bruddd kan føre til celledød3 Ødeleggelse av baser kan føre til mutasjoner
og kreft
4 Dannelse av pyrimidindimerer kan føre til kreft
www.mdec.nowww.mdec.no
27
Helseeffekter
Store enkeltdoser (> ca. 250 mSv)
⇕
Små enkeltdoser (< ca. 250 mSv)
www.mdec.nowww.mdec.no
28
Helseeffekter fra store doser• Lokale doser til
• øynene (> 2 Sv )– Grå stær
» langtidseffekt
• testikler og eggstokk (3-5 Sv)– permanent sterilitet
• blodårer
• Helkroppsdoser (γ- og røntgenstråling)• Akutt strålingssyndrom
– Eventuell død innen 2 mnd.» LD50/30 = 4 Gy
– totalt ca. 150 dødsfall registrert i hele verden» 56 døde etter Tsjernobyl» 1 person død i Norge (Kjeller 1982)
www.mdec.nowww.mdec.no
29
Helseeffekter ved små doser• Akutte effekter
– midlertidig infertilitet• doser til testikler (> 150 mSv)• doser til eggstokk (> 650 mSv)
– immunsystemet• både svekket og styrket immunforsvar er rapportert
• Langtidseffekter• stokastiske effekter
– statistiske tilfeller– alvorligheten på skaden er IKKE doseavhengig– all bestråling - uansett hvor liten den er – vil øke sannsynligheten
for skade (?)
– kreft – genetiske skader
• doser til spermier og eggceller– mutasjoner overføres til neste generasjon
www.mdec.nowww.mdec.no
30
Faktorer som påvirker langtidseffekter (små doser)• Livstidsdosen
• gjennomsnittlig dose for hele livet (70 år) fra bakgrunnsstråling: ca. 250 mSv
• Doserate (mindre viktig)
• Store individuelle forskjeller
www.mdec.nowww.mdec.no
31
Stråleindusert kreft
• Typisk latenstid: 20-30 år
• Bloddannende ved, og vev med rask celledeling er mest sårbare (sto vektfaktor, wf)
www.mdec.nowww.mdec.no
32
Typiske krefttyper• Leukemi (latenstid 2-25 år)• Thyroidea (lite sensitivt, men målorgan for jod)• Hud (latenstid 5-10 år, ligner akutt solforbrenning)• Lunge (inhalering av partikler)• Spiserør• Tarm• Magesekk• Nyre• Urinblære• Bryst• Eggstokk• Benkreft (lite sensitivt, men målorgan)
www.mdec.nowww.mdec.no
33
Ioniserende stråling
Sann
synl
ighe
ten
for å
døav
kre
ft (%
)
0 100 200 300 400Tilleggsdose (mSv)
30
20
10
0RøykingRadon
Andre årsaker
• Forholdet mellom dose og død: ca. 0,5 % pr. 100 mSv
Sannsynligheten for stråleindusert kreft
www.mdec.nowww.mdec.no
34
Sannsynligheten for kreft ved små stråledoser
0 200Tilleggsdose (mSv)
24 %
Sann
synl
ighe
ten
for å
døav
kr
eft
www.mdec.nowww.mdec.no
35
Konklusjon
• Vi vet at eksponering for ioniserende stråling kan føre til kreft og mutasjoner
• det er summen av alle doser som har betydning
• Vi tror at den minste ekstra stråledosen gir en liten økning i sannsynligheten for å få stråleindusert kreft
• Vi vet for lite om kombinasjon av eksponering for stråling og kjemikalier
www.mdec.nowww.mdec.no
36
Eksempler på stråledose
RisikoHvilken risiko kan aksepteres?
Hvordan redusere risiko?
www.mdec.nowww.mdec.no
37
Variasjoner i årlig stråledose fra ulike naturlige strålekilder i Norge
Minimum Gjennomsnitt Maksimum
RadonEkstern gamma-strålingKosmisk strålingIntern stråling
6
4
2
0
mSv / år
506
504
www.mdec.nowww.mdec.no
38
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
Dose (mSv)
6-8 mSv
20 mSv
1 mSv
0,07-0,2 mSv
2-13 mSv
0,5-2 mSv
Inntak av 1 MBq av radioaktiv isotop
0,1 mSv
0,002 – 0,004 mSv
1-3 mSv14-15 mSv
3H14C32P125I
0,6 mSv
Eksempler på stråledoser
Årlig dose fra bakgrunnstråling
Årlige dosegrenserYrkeseksponerteAndre
RøntgenundersøkelserHode/tenner/lunger/hjerteKorsrygg/bekken/urinveierMage/tarm
Computer tomografi (CT)
Tilleggsdoser
Flyreiser 1 t/r Oslo - BangkokFlypersonell (pr. år)
2-8 mSv (90 % av befolkningen)
2 mSv
www.mdec.nowww.mdec.no
39
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
Dose Rates (μSv/t)
Eksempler på doserater
Bakgrunnstråling ved havnivå
Grense utenfor lager for radioaktive stoff
Bakgrunnstråling i fly
0,05 – 0,15 μSv/t
Arbeid med radioaktive isotoper
1 - 5 μSv/t
7,5 μSv/t
0,5 μSv/t
5 μSv/t
50 mSv/t0,25 μSv/t
0,0025 μSv/t
5 mSv/t
125 I, 15 MBq 1 m (10 ml løsning)30 cm (punktkilde)Sprøyte (dose til hender)
32P, 2 MBq 1 m (10 ml løsning)30 cm (punktkilde)Sprøyte (dose til hender)
www.mdec.nowww.mdec.no
40
Doser til yrkeseksponerte (eksterne doser)
YrkesgruppeGjennom-
snittlig dose
Dose = 0
Årlige doser (ant. personer)
< 2 mSv 2-20 mSv 20-50 mSv >50 mSv
Totalt i Norge 0,4 mSv 80 % 6245 264 13 3
Kardiologer 6,0 mSv 31 % 47 34 5 0
Radiologer 2,2 mSv 55 % 343 76 5 3
Radiografer 0,24 mSv 77 % 2297 68 0 0
Forskningspersonell 0,04 mSv 97 % 587 2 0 0
www.mdec.nowww.mdec.no
41
Hva påvirker vår oppførsel i forhold til risikofylt arbeid?
• Opplevd risiko– kunnskap og erfaring– engstelig ↔ likegyldig– kontroll
• Potensiell fortjeneste• Valgfritt eller tvang• Verdigrunnlag
www.mdec.nowww.mdec.no
42
Hvilken risiko kan aksepteres ved arbeid radioaktive kilder?• Alt arbeid med radioaktive kilder skal være vel begrunnet
• nytteverdien skal være større enn risikoen
• Arbeidet skal følge ALARA-prinsippet• “As Low As Reasonably Achievable”
(så lav stråledose som praktisk mulig)
• Årlig dosegrense• yrkeseksponerte: 20 mSv
– risiko sammenlignet med risikoen ved en gjennomsnittlig industriarbeidsplass
– å holde dosene under grenseverdiene betyr IKKE at dosen er akseptabel, dosegrensene skal ALDRI overskrides
• andre: 1 mSv
www.mdec.nowww.mdec.no
43
Regelverk
Rutiner for arbeid med ioniserende stråling
www.mdec.nowww.mdec.no
44
Regelverk
• Internasjonale krav/ anbefalinger
• Norsk regelverk
• Rammetillatelse for UiT
• Internt regelverk ved UiT • “Retningslinjer for arbeid med ioniserende stråling”
www.mdec.nowww.mdec.no
45
Organisering av strålevernsansvaret ved UiT
Universitetsdirektøren
Personal- and økonomidirektør
Tilsynshavende for strålevern
Bruker
Fakultetsdirektør/ Høgskoledirektørevt. Administrativ leder
Instituttleder or Avdelingsleder / Seksjonsleder
Prosjektansvarlig
Innkjøpskontakt
Strålevernskontakt
www.mdec.nowww.mdec.no
46
Prosjektansvarlig
• Ansvarlig for• registrering og rapportering av nye prosjekt
» før forsøkene starter• at laboratoriene er i den stand som regelverket krever• skriftlige rutiner
» oversatt til engelsk• at brukerne har fått opplæring• det daglige strålevernet• årlig rapportering om prosjektet til instituttleder/avdelingsleder• delta på informasjons-/opplæringsmøter annethvert år
Bruker
Fakultetsdirektør/ Høgskoledirektør
evt. Administrativ leder
Instituttleder or Avdelingsleder /
Seksjonsleder
Prosjektansvarlig
Innkjøpskontakt
Strålevernskontakt
www.mdec.nowww.mdec.no
47
Hvor kan en arbeide med ioniserende stråling?
• Sted som er reservert for slikt arbeid• røntgenrom• laboratorium• del av laboratorium
– Unntak for svært små aktiviteter (vanlig lab)
• Merket med symbol eller varselskilt
• Personer utenfor merket område skal ikke motta årlige doser over 1 mSv
Symbol Varselskilt
www.mdec.nowww.mdec.no
48
Dosegrenser• Gjennomsnittlig årlig dose fra bakgrunnsstråling i Norge:
3-4 mSv/år
• Maksimum årlig tilleggsdose :
• Doser under dosegrensene er IKKE akseptable doser, men doser som ALDRI skal overskrides
Dosegrenser
Yrkeseksponerte Vanlig befolkning
Effektiv dose (helkroppsdoser)
20 mSv/år
1 mSv/år
Ekvivalent dose til - øyelinse
- hud - armer/ben
150 mSv/år 500 mSv/år 500 mSv/år
15 mSv/år 50 mSv/år
-
www.mdec.nowww.mdec.no
49
IKKE aksepter:
• Arbeid med ioniserende stråling utenfor merket område
• Bruk av hansker utenfor arbeidsplassen• hansker kan være en viktig forurensningkilde
• At radioaktive stoffer blir forlatt utenfor merket område uten tilsyn
• At radioaktive stoffer bli forlatt umerket på laboratoriet